Inertial dissipation method applied to derive turbulent fluxed over the ocean during the Surface of the Ocean, Fluxes and Interactions with the Atmosphere Atlantic Stratocumulus Transition Experiment (SOFIA/ASTEX) and Structure des Echanges Mer-Atmosphere, Proprietes des Heterogeneites Oceaniques: Recherche Experimentale (SEMAPHORE) experiments with low to moderate wind speed

The transfer coefficients for momentum and heat have been determined for 10 m neutral wind speeds (U-10n) between 0 and 12 m/s using data from the Surface of the Ocean, Fluxes and Interactions with the Atmosphere (SOFIA) and Structure des Echanges Mer-Atmosphere, Proprietes des Heterogeneites Oceaniques: Recherche Experimentale (SEMAPHORE) experiments. The inertial dissipation method was applied to wind and pseudo virtual temperature spectra from a sonic anemometer, mounted on a platform (ship) which was moving through the turbulence held. Under unstable conditions the assumptions concerning the turbulent kinetic energy (TKE) budget appeared incorrect. Using a bulk estimate for the stability parameter, Z/L (where Z is the height and L is the Obukhov length), this resulted in anomalously low drag coefficients compared to neutral conditions. Determining Z/L iteratively, a low rate of convergence was achieved. It was concluded that the divergence of the turbulent transport of TKE was not negligible under unstable conditions. By minimizing the dependence of the calculated neutral drag coefficient on stability, this term was estimated at about -0.65Z/L. The resulting turbulent fluxes were then in close agreement with other studies at moderate wind speed. The drag and exchange coefficients for low wind speeds were found to be C-en x 10(3) = 2.79U(10n)(-1) + 0.66 (U-10n < 5.2 m/s), C-en x 10(3) = C-hn x 10(3) = 1.2 (U-10n greater than or equal to 5.2 m/s), and C-dn x 10(3) = 11.7U(10n)(-2) + 0.668 (U-10n < 5.5 m/s), which imply a rapid increase of the coefficient values as the wind decreased within the smooth flow regime. The frozen turbulence hypothesis and the assumptions of isotropy and an inertial subrange were found to remain valid at these low wind speeds for these shipboard measurements. Incorporation of a free convection parameterization had little effect.

Projet GERMON. Structure génétique et migration du thon Germon

The GERMON project had several aims i) to understand the populations’ structure between albacore tuna southwest of the Indian Ocean and southeast Atlantic, ii) to determine the origin of juveniles observed in South Africa iii) to improve the understanding of the biology field (Size/Size and Size/Weight; reproduction and feeding area; trophic linkages) and iv) to initiate work on chemical analyzes and adaptation of the albacore species to its environment. These aims have been held and the results allow a better understanding of the management albacore. A general summary of results is presented in Part 9.

Biodiversité halieutique : impacts de la pêche et des changements climatiques - Conséquences économiques pour les pêcheries

Les actions de recherche synthétisées dans ce document ont été menées en partenariat avec des halieutes, écologues marins, statisticiens, modélisateurs et économistes ; partenaires au sein de l’Ifremer, d’organismes de recherche - IRD, CNRS, Institut National de Recherche Halieutique du Maroc - , et d’Enseignement Supérieur - Université de Bretagne Occidentale, Université du Littoral Côte d’Opale, Ecole Nationale d’Ingénieur de Brest, Université des Antilles et de la Guyane. Ces actions ont permis de consolider une communauté pluri-disciplinaire nationale pour aborder les questions de l’analyse intégrée et de la modélisation à l’échelle écosystémique de la durabilité écologique et économique de l’exploitation des ressources halieutiques dans un contexte climatique changeant. Elles ont permis par ailleurs une première application formelle significative au sein de l’Ifremer, de l’approche écosystémique des pêches en contexte tropical (Guyane) et la formalisation du concept de "Biodiversité Halieutique". Les méthodes d’analyse utilisées ont en premier lieu été développées pour le cas du plateau continental du Golfe de Gascogne. Ces méthodes ont ensuite été étendues et appliquées à d’autres plateaux continentaux dont les caractéristiques étaient très différentes en termes climatique, de fonctionnement physique, bio-géographique, d’exploitation halieutique, économique et de gestion de la pêche : au Maroc dans la zone sous influence d’un up-welling, et en Guyane sous l’influence de l’estuaire de l’Amazone. Des actions lancées en 2009 et en 2010, reprennent ces méthodes pour des cas d’application à un autre plateau continental, dans la région tropicale du nord de l’Australie, et pour des cas en zones littorales, en Guyane et aux îles Salomon. Les principaux résultats obtenus sont i) l’identification de changements dans la structure des peuplements de poissons de fond : l’analyse de l’évolution temporelle des caractéristiques des peuplements de fond notamment en terme de taille individuelle, de niveau trophique, d’affinité thermique des espèces (origine biogéographique) a montré l’existence d’effets conjoints de la pêche (sur-exploitation et effets écosystémiques) et des changements climatiques, en région tempérée comme en région tropicale ; ii) l’identification de changements dans la structure en espèce des débarquements des pêcheries à l’échelle des dernières décennies, ainsi que la diminution de leur valeur économique totale, à la fois conséquence des changements dans les peuplements mais conséquence aussi des changements intervenus dans les marchés internationaux des produits de la mer ; iii) Le poids des différents facteurs (pêche, climat, marchés…) est variable selon les cas d’étude, mais ceux qui sont décrits ici sont ceux, communs aux différents systèmes, qui semblent prépondérants ; iv) l’adaptation de modèles existants ainsi que le développement de nouveaux modèles maintenant opérationnels, depuis des échelles permettant une utilisation en terme d’expertise et de recommandation de gestion des pêcheries à court terme, jusqu’à des échelles permettant des projections exploratoires à long terme visant à comprendre les effets conjoints du climat, de la pêche et des marchés.

Analyse de la structure du système de pêche artisanal guyanais. Introduction à sa dynamique

Les activités de la petite pêche et de la pêche côtière en Guyane ne sont pas encore assez bien organisées pour permettre un suivi rigoureux. On sait surtout qu'il s'agit d'une activité en baisse et le déclin amorcé au début des années 80 n'a fait que se confirmer dans les années récentes. Alors que le nombre de bateaux pratiquant de façon régulière la petite pêche avoisinait les 150 en 1985, en 1998, la flottille était réduite à 65 unités. Un chiffre fera mieux comprendre cette évolution: dans les années 80, il y a eu jusqu'à 12 tapouilles à Cayenne, alors qu'à la fin 1998, il en restait 4. On peut espérer qu'en 1999, 2 tapouilles supplémentaires et les 3 navires expérimentaux construits par la Région Guyane viendront s'ajouter à cette flottille et permettront d'améliorer le suivi des captures et de l'effort. La perspective du Marché d'Intérêt Régional abritant une criée stimulera le passage des captures sous la halle à marée et favorisera la tenue de statistiques de débarquements. L'activité de cette flottille est difficile à cerner, car seules les tapouilles dont les captures sont importantes en raison de la durée de leurs sorties peuvent donner lieu à des statistiques sinon précises du moins régulières dans le temps. Quelques doris et canots créoles sont également dans ce cas et ont permis des comparaisons inter flottilles. Pendant la période sèche, d'août à novembre, tous les bateaux sont actifs. Pendant la saison des pluies, de décembre à juillet, en raison de la houle, les tapouilles réduisent leurs sorties et la plupart des pirogues de mer et des canots créoles opèrent dans les estuaires.

Analyse des tendances des séries temporelles de la concentration en azote minéral dissous dans les trois principaux estuaires de la façade Manche-Atlantique

Estuaries are areas which, from their structure, their fonctioning, and their localisation, are subject to significant contribution of nutrients. One of the objectif of the RNO, the French network for coastal water quality monitoring, is to assess the levels and trends of nutrient concentrations in estuaries. A linear model was used in order to describe and to explain the total dissolved nitrogen concentration evolution in the three most important estuaries on the Chanel-Atlantic front (Seine, Loire and Gironde). As a first step, the selection of a reliable data set was performed. Then total dissolved nitrogen evolution schemes in estuary environment were graphically studied, and allowed a resonable choice of covariables. The salinity played a major role in explaining nitrogen concentration variability in estuary, and dilution lines were proved to be a useful tool to detect outlying observations and to model the nitrogenlsalinity relation. Increasing trends were detected by the model, with a high magnitude in Seine, intermediate in Loire, and lower in Gironde. The non linear trend estimated in Loire and Seine estuaries could be due to important interannual variations as suggest in graphics. In the objective of the QUADRIGE database valorisation, a discussion on the statistical model, and on the RNO hydrological data sampling strategy, allowed to formulate suggestions towards a better exploitation of nutrient data.

Automatic dynamic mask extraction for PIV images containing an unsteady interface, bubbles, and a moving structure

When performing Particle Image Velocimetry (PIV) measurements in complex fluid flows with moving interfaces and a two-phase flow, it is necessary to develop a mask to remove non-physical measurements. This is the case when studying, for example, the complex bubble sweep-down phenomenon observed in oceanographic research vessels. Indeed, in such a configuration, the presence of an unsteady free surface, of a solid–liquid interface and of bubbles in the PIV frame, leads to generate numerous laser reflections and therefore spurious velocity vectors. In this note, an image masking process is developed to successively identify the boundaries of the ship and the free surface interface. As the presence of the solid hull surface induces laser reflections, the hull edge contours are simply detected in the first PIV frame and dynamically estimated for consecutive ones. As for the unsteady surface determination, a specific process is implemented like the following: i) the edge detection of the gradient magnitude in the PIV frame, ii) the extraction of the particles by filtering high-intensity large areas related to the bubbles and/or hull reflections, iii) the extraction of the rough region containing these particles and their reflections, iv) the removal of these reflections. The unsteady surface is finally obtained with a fifth-order polynomial interpolation. The resulted free surface is successfully validated from the Fourier analysis and by visualizing selected PIV images containing numerous spurious high intensity areas. This paper demonstrates how this data analysis process leads to PIV images database without reflections and an automatic detection of both the free surface and the rigid body. An application of this new mask is finally detailed, allowing a preliminary analysis of the hydrodynamic flow.

Projet ANCRE-DMX2 : Indicateurs biologiques et écologiques pour une gestion durable des stocks de poissons DéMersauX profonds (100–700 m) d’intérêt halieutique à La Réunion

L'usage de la ligne à main mécanisée (moulinet électrique) s'est développé à La Réunion au cours des années 2000. Ce métier s’est développé à la suite d’une campagne de prospection des ressources halieutiques profondes (200-700m), menée conjointement par le CRPMEM et l’Ifremer en 2000. L’objectif de cette campagne par pêche au moulinet électrique visait à identifier de nouvelles ressources démersales à des fins de diversification pour la petite pêche artisanale côtière professionnelle réunionnaise. Ainsi, les premiers résultats de cette étude avaient mis en évidence l'existence de nouvelles espèces et des stocks encore peu exploités à l’époque. Leur exploitation par la pêche professionnelle mais aussi par la pêche plaisancière s’est dès lors développée rapidement, sans aucun contrôle. En l’absence de cadre juridique et de mesures de gestion appropriés, la baisse rapide des rendements et les conflits pour l’accès à ces ressources profondes limitées et réputées sensibles à l’exploitation avaient motivé un précédent projet d'étude pour caractériser l’état de ces ressources (ANCRE-DMX, nommé DMX1, Ifremer 2011). Ce premier diagnostic réalisé à peine 10 ans après le début de l’exploitation des principales espèces avait mis en évidence des premiers signes d’une exploitation non soutenable des ressources dans l'ouest et le nord de La Réunion. Il avait été alors préconisé de lever des lacunes importantes concernant la biologie et l’écologie des espèces, d’évaluer l’état de ces stocks et enfin, de définir des indicateurs biologiques et halieutiques permettant de suivre l’évolution de ces différents stocks. En effet, les stocks de poissons démersaux profonds sont connus pour leur vulnérabilité (croissance lente, maturité sexuelle tardive, recrutement aléatoire…), et ce d’autant plus que leurs habitats sont particulièrement restreints à La Réunion. Le présent projet DMX2 a donc eu pour principal objectif d’établir, à partir d’une approche « indicateur », les bases des connaissances halieutiques, biologiques et écologiques manquantes sur les 6 principales espèces ciblées par la pêcherie à la ligne mécanisée. Le plan d’échantillonnage mis en place a couvert des profondeurs comprises entre 80 et 700 mètres, intégrant pour la première fois les zones de transition plus côtières. La période d’échantillonnage s’est déroulée sur un cycle annuel complet, soit d’avril 2014 à mai 2015, avec le concours de 10 pêcheurs professionnels répartis tout autour de l’île. Ainsi, 143 marées ont permis d’échantillonner 3984 individus et plus de 60 espèces différentes. Pour les principales espèces retenues, le suivi des captures en mer et les prélèvements biologiques réalisés ont permis d’appréhender leur rendement, leur structure démographique, leurs relations biométriques, l’étude de leur croissance, leur cycle de reproduction, leur taille de première maturité, la composition relative de leur alimentation ainsi que la variabilité de leur condition corporelle selon les saisons et en fonction des secteurs géographiques de l’île. Pour certaines espèces, les paramètres biologiques et écologiques obtenus n’avaient jamais été étudiés à ce jour. A partir des indicateurs populationnels et bio-écologiques retenus dans le projet, il a été possible d’évaluer l’état de santé des principaux stocks exploités et de les confronter à la situation et à l’évolution de la pêcherie ciblant ces espèces. Sur la base d’une approche de précaution, les diagnostics rendus sont variables selon l’état de santé de chacun des stocks et de leur sensibilité à l’exploitation. L’approche « indicateur » développée dans le cadre de ce projet a été appliquée aux données historiques disponibles. Ces indicateurs seront désormais proposés dans le cadre des suivis qui devront être mis en place dans la définition d’un plan de gestion des ressources démersales profondes à La Réunion. La définition du plan de gestion devra être discutée et validée auprès des différents usagers pêcheurs ainsi que des gestionnaires scientifiques, professionnels et administratifs.

Caractérisation du fonctionnement d'une hydrolienne à membrane ondulante pour la récupération de l'énergie des courants marins

This manuscript presents three approaches : analytical, experimental and numerical, to study the behaviour of a flexible membrane tidal energy converter. This technology, developed by the EEL Energy company, is based on periodic deformations of a pre-stressed flexible structure. Energy converters, located on each side of the device, are set into motion by the wave-like motion. In the analytical model, the membrane is represented by a linear beam model at one dimension and the flow by a 3 dimensions potential fluid. The fluid forces are evaluated by the elongated body theory. Energy is dissipated all over the length of the membrane. A 20th scale experimental prototype has been designed with micro-dampers to simulate the power take-off. Trials have allowed to validate the undulating membrane energy converter concept. A numerical model has been developed. Each element of the device is represented and the energy dissipation is done by dampers element with a damping law linear to damper velocity. Comparison of the three approaches validates their ability to represent the membrane behaviour without damping. The energy dissipation applied with the analytical model is clearly different from the two other models because of the location (where the energy is dissipated) and damping law. The two others show a similar behaviour and the same order of power take off repartition but value of power take off are underestimated by the numerical model. This three approaches have allowed to put forward key-parameters on which depend the behaviour of the membrane and the parametric study highlights the complementarity and the advantage of developing three approaches in parallel to answer industrial optimization problems. To make the link between trials in flume tank and sea trials, a 1/6th prototype has been built. To do so, the change of scale was studied. The behaviour of both prototypes is compared and differences could be explained by differences of boundary conditions and confinement effects. To evaluated membrane long-term behaviour at sea, a method of ageing accelerated by temperature and fatigue tests have been carried out on prototype materials samples submerged in sea water.